Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 5 из 45)

диаметр окружности впадин Di = d2 — 2h" = mz — 2,5m = m (z — 2,5),

мм; ширина рабочей части колеса b; для прямозубых колес b = (6 ¸ 10) т; полюс зацепления Р — постоянная точка, в которой общая нормаль к соприкасающимся профилям зубьев в точке их касания пересекается с линией, соединяющей центры зубчатых колес;

линия зацепления — прямая, представляющая собой геометрическое место точек касания профилей двух соприкасающихся зубьев; она является касательной к основным окружностям; угол зацепления а — угол между линией зацепления и перпендикуляром

к линии центров колес.

Величины указанных параметров даны для цилиндрических прямозубых колес с некорригированным зубом. Чем больше ширина зуба b и число зубьев г, находящихся в зацеплении, тем большую мощность можно передавать передачей.

Для увеличения b и г, находящихся в зацеплении, цилиндрические колеса делают косозубыми, конические — косозубыми или с кривыми зубьями.

Зубчатыми колесами передают вращение между валами с параллельными, перекрещивающимися и пересекающимися осями. Кроме внешнего передачи могут иметь и внутреннее зацепление. На рис. 1.17 приводятся основные виды передач.

Достоинством зубчатых передач являются малые габариты, высокий КПД (до 0,96—0,98), большая надежность и долговечность, постоянство передаточных отношений и применимость в широком диапазоне мощностей — до 50 тыс. кВт, скоростей — до 150 м/с (обычно до 12—15 м/с) и передаточных отношений — до 20, чаще для цилиндрических прямозубых колес до 10, для конических передач до 5, для червячных до 80.

Недостатком косозубых передач является возникновение силы вдоль оси колеса (рис. 1.17, б), что требует установки подшипников, воспринимающих эту силу. Для устранения такого недостатка в мощных

Рис. 1.17. Виды зубчатых передач:

а- цилиндрические прямозубые; б - цилиндрические косозубые; в - цилиндрические шевронные; г - конические прямозубые; д - конические с круговым зубом; е - винтовые; ж - с внутренним зацеплением; з - реечное зацепление.

передачах применяют зубчатые колеса с шевронным зубом (рис. 1.17, в); при этом силы, возникающие от косого расположения зубьев взаимно уничтожаются.

Шаг зубьев у конических колес переменный и уменьшается к вершине зуба конуса.

На работу зубчатых колес влияют размеры колес, точность изготовления и монтажа, жесткость валов,режимы работы и т. д.

Редукторы — механизмы в виде отдельных агрегатов, которые служат для понижения частоты вращения и увеличения крутящих моментов. Они состоят из одной или чаще нескольких пар зубчатых колес или червячных передач, помещенных в специальном корпусе.

Рис. 1.22. Редукторы

Для передаточных чисел до 10 редукторы выполняют одноступенчатыми (рис. 1.22, а), до 15—30 — двухступенчатыми (рис. 1.22,6). Для больших передаточных чисел — трехступенчатыми (рис. 1.22, в). Редукторы с коническими колесами выполняют одноступенчатыми (рис. 1.22, г) или, в сочетаний с цилиндрическими,—двухступенчатыми (рис. 1.22, д). Червячные редукторы обычно выполняют одноступенчатыми (рис. 1.22, е). Передаточное число двухступенчатых или трехступенчатых редукторов равно произведению передаточных чисел каждой пары.

Цепные передачи. Для передачи вращения между двумя параллельными валами при большом расстоянии между ними (до 8 м) применяют передачи, состоящие из двух цепных звездочек и бесконечной 1епи (рнс. 1.23). В таких передачах применяют так называемые приходные в основном втулочнороликовые однорядные и многорядные цепи. Шаг цепей колеблется от 8 до 120 мм. Каждое звено имеет ось 1 (рис 1.24), на которую напрессовываются пластины 2, образуя наружное звено. На ту же ось надевается втулка 3, на которую напрессовывается пластина 4, образуя внутреннее звено. На втулках насажены ролики 5, входящие в зацепление со звездочками.

Существуют и другие конструкции цепей: втулочные, пластинчатозубчатые, втулочно-роликовые с изогнутыми пластинками, фасоннозвеньевые крючковые, фасонно-звеньевые втулочно-штырьевые.

Конструкция звездочек цепных передач во многом подобна конструкции зубчатых колес.

Рис. 1.24. Втулочно-роликовая цепь

Делительная окружность звездочки проходит через центры шарниров цепей (рис. 1.25). Диаметр этой окружности D₀ = t / ( sin p/z ), мм,

(1.22) где t — шаг зуба, мм.

Рис. 1.25. Профиль зубьев звездочки

Профили зубьев звездочек роликовых и втулочных цепей могут быть выпуклыми, прямолинейными и вогнутыми. Зуб любого профиля должен обеспечивать свободный вход и выход шарниров из зацепления.

В зависимости от передаточного числа число зубьев малой звездочки назначается равным 32—12. Передаточное число i = n₁ / n₂ = z₂ / z₁ = D₂ / D₁.

Обычно i £ 8, а в тихоходных передачах может достигать 15.

Скорость цепи выбирают до 15 м/с, а в быстроходных передачах — до 25—30 м/с. Передаваемые мощности достигают 800 кВт, наиболее эффективны они до 120 кВт.

Под действием собственного веса цепь провисает (см. рис. 1.23). Для нормальной работы необходимо, чтобы величина провисания была не больше определенного значения, для этого цепь натягивается перемещением оси одной из звездочек. Для горизонтальных передач и передач под углом наклона до 45° допускаемый прогиб к горизонту f = 0,02A, для передач, близких к вертикальным, f = (0,01 ¸ 0,015) А.

Реаичина натяжения Sн (кН) зависит от массы 1 м цепи q, расстояния А между осями, допускаемого прогиба f:

2

Sн=q A / 8 f

Допускаемая полезная сила Р, которая может передаваться цепью, зависит от допускаемых удельных давлений в шарнирах цепи [р]₀, кгс/мм² (МПа). Удельное давление выбирают таким, чтобы контактные напряжения не превышали допускаемых. Допускаемая величина удельного давления [р]₀ зависит от скорости шага и типа цепи. Для втулочно-роликовых цепей принимается [р]0 = 3,5 ¸ 1,4 кгс/мм² (35— 14 МПа); для зубчатых цепей

— 2 ¸ 0,7 кгс/мм² (20—7 МПа).

Величина допускаемой полезной нагрузки, кгс (Н),

P = [р]0 F / kэ (1.23)

где F — проекция опорной поверхности шарнира, мм²; kэ — коэффициент, характеризующий условия эксплуатации передачи; зависит от характера динамических нагрузок, длины цепи, наклона передачи, характера смазки, режима работы; изменяется от 1,2 до 3,0. Общее натяжение ведущей цепи

S₁ ^{= S}н + Р.

(1.24)

Передаваемая мощность для однорядной цепи

N = PvBт,

(1.25) где v — скорость цепи, м/с; Р — сила, Н.

При работе цепной передачи цепь вытягивается, изнашиваются шарниры и зубья звездочек. Если цепь удлиняется больше чем на 3%, то она начинает соскакивать со звездочки. При скоростях цепи более 6 м/с допускается удлинение цепи меньше чем на 3%.

При эксплуатации цепей необходимо смазывать шарниры и зубья звездочек.

Достоинствами цепных передач является: возможность применения в широком диапазоне межцентровых расстояний, малые габариты и масса, простота замены и высокий КПД. Недостатки — возможность внезапного обрыва, удлинение вследствие износа и необходимость натяжных устройств, неравномерность скорости, особенно при малом числе зубьев звездочки.

В строительных машинах цепи широко применяют для привода от двигателя (обычно многорядные) и приводов отдельных механизмов (однорядные).

ВАЛЫ И ОСИ. ИХ СОЕДИНЕНИЯ И ОПОРЫ

Вращающиеся детали машин устанавливают на осях или валах. Валы всегда вращаются вместе с деталями и передают крутящий момент; оси же, вращаются ли они вместе с деталями или остаются неподвижными, момента не передают и только поддерживают детали. Поэтому оси нагружены только изгибающими усилиями, а валы еще и крутящими моментами.

Валы бывают гладкие, ступенчатые (рис. 1.26, а, б), коленчатые. Когда диаметр червяка или шестерни близок к диаметру бала, их изготовляют как одно целое, например вал с червяком, вал с зубчатой шестерней.

Валы и вращающиеся оси устанавливают опорами (цапфами) в подшипниках. Цапфы, воспринимающие осевую нагрузку, называются пятами.

Рис. 1.26. Валы: а — для шпоночного соединения; б — для шлицевого соединения

Для соединения валов с деталями применяют шпонки или шлицы. При передаче больших крутящих моментов на валу устанавливают две или три шпонки.

Эмпирически установлено, что величина максимальных прогибов не должна быть больше 0,0003 от расстояния между опорами, а в местах установки зубчатых колес — не больше 0,03 от модуля зацепления.

Угол закручивания не должен превышать определенных величин. Его выбирают в зависимости от длины вала и условий работы. Для валов строительных машин этот угол составляет 15'—30' на 1 м длины вала.

Рис. 1.27. Гибкий вал: